Рисунок 8.1 - Графическое решение уравнения сгорания

Найденная температура Tz=1985 К является максимальной температурой цикла, она используется в дальнейших расчётах.

Степень предварительного расширения:

7. Расчёт процесса расширения

В процессе расширения важную роль играют явления, связанные с участием теплоты:

в начале расширения имеет место подвод теплоты за счёт догорания топлива (точка “Z” обозначает конец условного сгорания, когда достигается максимальная температура);

в конце расширения происходит интенсивный теплоотвод в стенки за счёт большой разницы температур рабочего тела и стенок.

Поэтому процесс расширения является сложно - политропным с переменным показателем политропы. В расчётах он заменяется условно - политропным процессом с постоянным средним показателем политропы, который на основании многочисленных опытных результатов, выбирается в диапазоне n2=1,18 - 1,28 для дизельных двигателей

В дизельных двигателях степень расширения равна:

 (9.2)

На основании уравнений для политропного процесса определяем давление в конце расширения:

 (МПа) (9.3)

Температура в конце расширения:

 (К) (9.4)

8. Проверка расчета процесса впуска

В процессе выпуска происходит дальнейшее расширение рабочего тела, то есть уменьшении давления и увеличение. удельного, объёма, и его вытеснение из цилиндра. В п.6 параметры начала впуска (или конца выпуска) принимались на основе статистических рекомендаций Рr и Тr.

Теперь правильность выбора этих величин можно, проверить.

Считаем процесс выпуска условно - политропным со средним показателем .

Тогда по уравнению политропы имеем:

 (К) (10.1)

Допускается отличие величины Тr, рассчитанной по уравнение, от ранее принятой величины на 50-60 К. Если указанное условие выполнено, то это означает, что расчет правильный. В нашем случае отличие не выходит за допустимые границы.

Коэффициент остаточных газов проверяют по формуле:

 (10.2)

гдe Упр - коэффициент продувки камеры в процессе газообмена (величина меняется от Упр =0 (отсутствие продувки) до Упр =1 (полная продувка)).

Значение , найденное по формуле сравнивают с ранее принятым между ними должно быть соответствие.

В целом можно отметить, что значительные ошибки в оценке величин Тr и  сравнительно мало влияют на конечный результат, так как при положении поршня в ВМТ (в конце выпуска или начале впуска) а рабочей полости находится минимальное количество рабочего тела. Именно по этой причине указанное состояние принимается за начало цикла (начало расчёта).

9. Расчет показателей рабочего цикла

Показатели рабочего цикла подразделяют на энергетические (работу, мощность, среднее давление) и экономические (к. п. д., удельный расход топлива). Сначала определяем индикаторные показатели, которые характеризуют энергетику и экономику в цилиндре.

Расчётное среднее индикаторное давление определяют по формуле, полученной на основе термодинамических соотношений, характеризующих работу при движения поршня в различных процессах цикла:

 (11.1)

Действительное среднее индикаторное давление:

 (МПа) (11.2)

где  - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, учитывающий отличие действительной индикаторной диаграммы от расчётной (в характерных точках a, с, z1, z, b на расчётной диаграмме, имеется изломы, в действительности все процессы протекают плавно, переходя один в другой) для дизельных двигателей

Упр = 0,92 - 0,95.

Индикаторный к. п. д. рабочего цикла:

 (11.3)

Удельный индикаторный расход топлива:

 (11.4)

Эффективные показатели двигателя, характеризующие энергетику и экономику на валу, отличаются от индикаторных показателей (в цилиндре) за счёт механических потерь, к которым относят:

а) потери на трение во всех движущихся элементах;

б) затраты энергии на привод всех вспомогательных механизмов (насосов, вентилятора, генератора и т.п.);

в) затраты энергии на газообмен (насосные потери).

Влияние механических потерь учитывают с помощью механического к. п. д., который лежит в пределах для дизельных двигателей: = 0,7 - 0,8.

Среднее эффективное давление составляет:

 (МПа) (11.5)

Эффективный к. п. д. двигателя:

 (11.6)

Удельный эффективный расход топлива:

 (11.7)

10. Определение основных размеров цилиндра

Рабочий объём цилиндра:

 (дм3) (12.1)

Литраж двигателя:

 () (12.2)

Диаметр цилиндра:

 (дм) =113 (мм) (12.3)

Ход поршня:

 (дм) =124.3 (мм) (12.4)

Объём камеры сжатия:

 () (12.5)

Объём в конце сгорания:

 () (12.6)

Полный объём цилиндра:

 () (12.7)

Проверочное соотношение:

 ().

11. Расчёт и проектирование системы наддува

Для выбора типа охладителя, для его расчёта и проектирования необходимы следующие данные:

снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе:

 (К) (13.1)

расход наддувочного воздуха:

 13.2)

Для расчёта турбокомпрессора определяют мощность, потребляемую компрессором:

 (13.3)

где  - удельная адиабатная работа сжатия в компрессоре; R - газовая постоянная воздуха ().

Удельная адиабатная работа сжатия в компрессоре составит:

Мощность, потребляемую компрессором определяем по формуле 13.3:

 (кВт)

12. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму строят на отдельном стандартном листе, в системе координат  в соответствии с расчётными величинами выбирается масштабы по осям давлений и объёмов и наносятся равномерные шкалы. На диаграмме обозначают характерные точки цикла: "t " - конец выпуска и начало впуска; "а" - конец впуска и начало сжатия; "с" - конец сжатия и начало сгорания; "z" - конец условного сгорания, "b " - конец расширения и начало выпуска.

Изображают горизонтальные линии, соответствующие Р0 = 0,101 кПа и .

Для точного построения процессов сжатия и расширения, которые являются политропными, выполняют дополнительные расчёты.

При расчёте и построении процесса сжатия:

1. Выбираем несколько значений объёмов в диапазоне между .

2. По уравнению политропы при каждом выбранном объёме рассчитываем давление, результаты заносим в таблицу 14.1.

3. Наносим соответствующие точки но индикаторную диаграмму.

Для процесса расширения выполняют аналогичные расчёты и построения с той разницей, что объёмы выбирают в диапазоне между .

Таблица 14.1 - Расчёт процессов сжатия и расширения

Нанесенные на диаграмму промежуточные точки сжатия и точки расширения соединяем плавными кривыми. После этого достраиваем процессы газообмена. Полученная индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания дизеля MAN изображена на рисунке 14.1.

Рисунок 14.1 - Индикаторная диаграмма ДВС MAN.

Выводы

Результаты расчетов и общепринятые границы изменения расчетных параметров сводим в таблицу.

Таблица - Результаты расчетов.

Как видно из таблицы в результате теплового расчета ДВС большинство из расчетных параметров не выходит за допустимые границы, поэтому можно сделать вывод, что расчеты проведены верно. Превышение некоторых рассчитанных параметров обусловлено тем, что границы изменения приведены для отечественного автомобилестроения, а прототипом данного расчета является шведский двигатель.

Список литературы

1.                 Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Основы теории и динамики автомобильных и тракторных двигателей" на тему: "Тепловой расчет автомобильного двигателя" для студентов специальности 15.02 "Автомобилестроение" / Сост. Я.А. Егоров, Запорожье: ЗГТУ, 1995. - 31 с.

2.                 Двигатели внутреннего сгорания: Учебн. для вузов по спец. "Строительные и дорожные машины и оборудование" / Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др.: Под ред.В.Н. Луканина. - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 311с.

3.                 Автомобильные двигатели. / Под ред. Проф. М.С. Ховаха. - М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.

4.                 Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет поршневых и комбинированных двигателей: Учеб. / Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1984. - 382 с

Приложения

Приложение А

Удельные теплоемкости рабочего тела

Таблица А.1 - Удельные теплоемкости рабочего тела при постоянном объеме, Cv, кДж/кмоль*К

Страницы: 1, 2, 3